[发明专利]一种凿岩机自动加卸杆方法及控制系统

权利要求书

1.一种凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，采用的控制系统包括控制器、操作机构、执行机构和传感器机构；

所述操作机构包括加杆模式和卸杆模式的选择开关；

所述执行机构包括凿岩机和机械手；

所述传感器机构包括用于采集凿岩机位置信息的位移传感器和行程开关，以及用于采集凿岩机回转压力的第一压力传感器；

所述控制器用于接收来自操作机构的操作命令和传感器机构的反馈数据，并向执行机构发出对应的动作信号；

所述凿岩机自动加卸杆方法包括以下步骤：

步骤一：控制器通过位移传感器采集的数据获得凿岩机的当前位置S₀，通过操作机构选择进入加杆模式即步骤二，或进入卸杆模式即步骤五；

步骤二：控制器接收来自操作机构的操作命令后，向执行机构发出对应的动作信号，凿岩机在无杆状态下移动至加杆位置S₁，机械手从钻杆库中抓取新的钻杆并置于凿岩机的作业端；

步骤三：控制器控制凿岩机正向回转并推进以实现凿岩机与新钻杆间拧紧固连，机械手夹持原有钻杆，凿岩机继续正向回转并推进以实现钻杆间拧紧固连，在拧紧过程中，通过对第一压力传感器采集的数据P₁与预设的加杆完成压力值P₀₁进行比较：若P₁＜P₀₁，则判断钻杆未完全拧紧，凿岩机继续当前动作，若P₁≥P₀₁，则判断钻杆已拧紧；

步骤四：控制器控制机械手摆动回钻杆库或其他空白位置，退出加杆模式，继续进行钻孔作业；

步骤五：控制器接收来自操作机构的操作命令后，向执行机构发出对应的动作信号，凿岩机在有杆状态下移动至卸杆位置S₂，机械手夹持倒数第二根钻杆；

步骤六：控制器控制凿岩机反向回转并后退以实现倒数第一、二根钻杆间拧松分离，机械手夹持倒数第一根钻杆，凿岩机继续反向回转并后退以实现凿岩机与钻杆间拧松分离，在拧松过程中，计算凿岩机的移动距离L=S₀－S₂，通过对L与预设的钻杆螺纹距离L₀进行比较：若L＜L₀，则判断钻杆未完全拧下，凿岩机继续当前动作，若L≥L₀，则判断钻杆已完全拧下；

若凿岩机上仅剩最后一根钻杆需要卸杆，则省略上述对倒数第一、二根钻杆的拧松分离操作；

步骤七：控制器控制机械手将钻杆放入钻杆库；

步骤八：控制器控制凿岩机回退到末端，并通过采集到的行程开关信号将凿岩机的当前位置S₀清零。

2.根据权利要求1所述的凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，所述传感器机构还包括用于采集凿岩机推进压力的第二压力传感器。

3.根据权利要求2所述的凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，在所述步骤三的拧紧过程中，控制器还通过对第二压力传感器采集的数据P₂与预设的推进压力阈值P₀₂进行比较：若P₂≤P₀₂，则判断钻杆受力正常，凿岩机继续当前动作，若P₂＞P₀₂，则判断钻杆受力过大，为了确保安全，控制凿岩机的推进速度降低。

4.根据权利要求1所述的凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，所述控制系统还包括液压阀机构，所述液压阀机构包括第一液压控制阀和第二液压控制阀，所述控制器通过第一液压控制阀驱动凿岩机动作，并通过第二液压控制阀驱动机械手动作。

5.根据权利要求4所述的凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，所述位移传感器为设置在第一液压控制阀上的流量计。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的凿岩机自动加卸杆方法，其特征在于，所述操作机构还包括作为手动备份的操作手柄。